Los macrófagos suprimen el ciclo lítico del profago de Escherichia coli LF82 Gally

En un estudio reciente publicado en la revista Patógenos PLoSlos investigadores analizan profagos de la cepa LF82 de adherente-invasivo Escherichia coli (AIEC) para comprender mejor su comportamiento in vitro y dentro de los macrófagos.

Estudiar: La producción de fagos se bloquea en la Escherichia coli LF82 invasiva adherente tras la infección por macrófagos. Haber de imagen: fusebulb/Shutterstock.com

¿Qué son los profagos?

Los profagos como los lisógenos pueden integrarse directamente en el genoma de su bacteria huésped o existir como organismos que se replican libremente. La expresión de genes profagos, también conocidos como “imbéciles”, proporciona propiedades ventajosas a las bacterias que van desde la protección contra otras especies patógenas o la capacidad de adaptarse a ciertos entornos, por nombrar algunas.

Por el contrario, la inducción de profagos en bacterias puede inducir estrés, lo que finalmente puede conducir a la lisis del profago. Por lo tanto, la amplia gama de comportamientos de los profagos debe entenderse mejor, particularmente cuando se considera su impacto potencial en los patógenos bacterianos.

Los genomas AIEC, por ejemplo, albergan muchos profagos diferentes, con la cepa LF82 codificando cinco profagos funcionales. El profago 1 LF82 ha sido reportado en E. coli cepas obtenidas de pacientes con enfermedad de Crohn.

La inducción de profago lambda aumenta 26 veces cuando está presente en un entorno rico en macrófagos en comparación con su actividad en condiciones de laboratorio. Este alto nivel de inducción conduce a la lisis de alrededor del 90% de E. coli bacterias, que pueden atribuirse directamente a la actividad de los macrófagos.

Sobre el estudio

Cinco profagos LF82 se llamaron Gally (profago 1), Perceval (profago 2), Tritos (profago 3), Cartapus (profago 4) y Cyrano (pLF82). Estos profagos se cargaron en la base de datos del Archivo Europeo de Nucleótidos con nuevas anotaciones.

Genes que difieren del regulador maestro o genes de bacteriófagos típicos que se transcriben cinco veces más que las tasas de transcripción locales en el in vitro El análisis del transcriptoma LF82 se identificó como imbéciles. homología entre Escherichia coli Se evaluaron los profagos LF82 y los fagos de referencia del NCBI, a partir de marzo de 2020.

Los datos de secuenciación del ácido ribonucleico (ARN) se utilizaron para análisis transcriptómicos y de expresión génica diferencial. Además, para detectar la producción espontánea de virus entre los profagos, el ácido desoxirribonucleico (ADN) del viroma encapsidado se sometió a un análisis de secuenciación del genoma completo.

Además, los genomas de los viriones se midieron mediante la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (qPCR) para verificar la prevalencia de Gally in vitro. Finalmente, los bacteriófagos se propagaron como placas y posteriormente se examinaron mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM).

Los investigadores también evaluaron si los antibióticos como la trimetoprima, la gentamicina, la ciprofloxacina y la cefotaxima podrían inducir profagos LF82 más allá del nivel de inducción espontánea mediante microscopía de epifluorescencia.

Se evaluó el ensamblaje del genoma híbrido de Gally-Perceval y se determinaron las concentraciones inhibidoras mínimas de antibióticos para LF82. Supervivencia de E. coli Se evaluó LF82 en presencia de ciprofloxacina y un entorno rico en macrófagos.

Perfiles de transcripción de Gally dentro de macrófagos después de seis horas de infección y aquellos cultivados in vitro fueron evaluados comparativamente. MAC2225, una cepa ΔGally LF82, se obtuvo curando profagos con ciprofloxacina, con las cepas MAC2459, MAC2774, MAC2222 y OEC2481 mediante recombinación.

Hallazgos del estudio

Todos los profagos AIEC formaron viriones. in vitro. gally mostró la actividad más significativa al producir espontáneamente más de 10⁸ partículas de virus/mililitro (mL) de sobrenadante de cultivo, que fue más de 100 veces mayor que otros profagos. La sobreinducción de Gally ocurrió bajo condiciones estresantes genotóxicas creadas por trimetoprima y ciprofloxacina pero no dentro de los macrófagos.

LF82 inhibió el despertar de los profagos dentro de los macrófagos, lo que permitió su supervivencia. La deleción de Gally no afectó la viabilidad de LF82 en el ambiente genotóxico.

Cualquier ventaja de aptitud conferida por los profagos LF82 ocurre en ambientes que difieren de los macrófagos. La notable supervivencia de LF82 dentro de los macrófagos podría deberse en parte a la capacidad de LF82 para controlar la inducción de profago Gally.

Los cinco profagos LF82 fueron inducidos espontáneamente in vitro. Además, se observaron profagos LF82, excepto Gally, idiotas codificados y eventos de transducción lateral mediados por Gally. Se indujeron un mínimo de dos profagos con trimetoprima y ciprofloxacina.

La supervivencia de LF82 dentro de los macrófagos no se vio afectada por la presencia de Gally, y Gally se transcribió parcialmente dentro de los macrófagos. Se inhibió la inducción de profago de Gally dentro de los macrófagos, y se reprimió la etapa lítica del ciclo de vida en la etapa de escisión/replicación dentro de los macrófagos.

El profago de Cyrano mostró la mayor abundancia de imbéciles con 13 genes, seguido de Tritos y Perceval, con siete genes cada uno, y Cartapus con dos genes, mientras que Gally carecía de imbéciles. Alrededor del 95% de las lecturas se mapearon en Gally, lo que indica que el bacteriófago se produjo en gran medida a partir de cultivos de la cepa LF82, y qPCR mostró concentraciones elevadas de 4,30 x 10⁸ Gally genomas/mL.

Perceval y Tritos fueron aislados y visualizados con éxito por TEM. Gally no mostró producción de placa bajo ninguna condición. Finalmente se descubrió que Gally era infecciosa; sin embargo, formó placas invisibles o ‘eligió’ la lisogenia a altas frecuencias en la infección.

Se aislaron dos híbridos de Gally y Perceval, Galper1 y Galper2, durante los intentos de aislamiento de placas de Gally. Además, TEM mostró una abundancia de podovirus en cultivos LF82 durante la noche que se dedujo que correspondían al profago Gally.

en silico el análisis de los sitios de alojamiento bacteriano reconstruidos no mostró una restauración del marco de lectura abierto (ORF) posterior a la escisión del profago o una modificación del ORF preexistente en el genoma de la cepa lisogénica.

Se encontró que el contenido genético bacteriano no se vio afectado por los profagos bacterianos posteriores a la escisión. Sin embargo, Gally se ubicó entre la proteína torS (que apunta hacia la izquierda) y la proteína torT (que apunta hacia la derecha), la última de las cuales es el sitio objetivo para la inserción del profago entre el 5,0% de Escherichia coli presiones.

El estrés genotóxico comparable al inducido por la exposición a ciprofloxacina indujo parcialmente el fageoma LF82. La frecuencia de inducción de gally fue del 0,04 % en los macrófagos que infectaban con LF82, 10,0 veces menor que la de los macrófagos que infectaban con LF82. in vitro ambientes sin estrés.

En general, los hallazgos del estudio mostraron la represión del ciclo lítico del profago Gally de la cepa LF82 dentro de los macrófagos.